I metalli pesanti hanno le seguenti caratteristiche:

Bioaccumulo di inquinanti in Procambarus clarkii
Francesco Acri ([email protected])
Daniele Cassin ([email protected])
RIASSUNTO
Introduzione
La pesca di Procambarus clarkii può contenere la sua diffusione e
contrastare i danni ecologici dei quali è responsabile aiutando, nel contempo,
l’economia locale. Tuttavia, poiché questo gambero è in grado di sopportare
elevati livelli di inquinanti e accumula nell’organismo metalli pesanti e tossine
algali, le microcistine, è necessario essere coscienti dei rischi legati al consumo
di crostacei provenienti da aree con scarsa qualità ambientale.
I metalli pesanti
Il termine metallo pesante si riferisce a tutti gli elementi chimici metallici
che hanno una densità relativamente alta, superiore a 5 g/cm3, e sono tossici.
I metalli pesanti vengono immessi nell’ambiente da processi naturali (eruzioni
vulcaniche, erosione delle rocce ecc.) e da attività umane (processi di
combustione, attività agricole, industrie minerarie, metallurgiche e chimiche)
ed entrano facilmente nella catena alimentare.
Elementi quali arsenico, cadmio, mercurio e piombo non svolgono alcun ruolo
specifico nei processi vitali e la loro assunzione è sempre da evitare. Invece
ferro, cobalto, cromo, rame, manganese, selenio e zinco sono essenziali per
l’organismo a dosi molto basse, ma diventano tossici se assunti in
concentrazioni sufficientemente elevate.
Come inquinanti i metalli pesanti sono sostanze tossiche persistenti, cioè non
vengono degradati dai processi naturali, e sono soggetti a bioaccumulo, perciò
si accumulano nell’organismo in concentrazioni superiori a quelle riscontrate
nell’ambiente circostante. Inoltre sono soggetti a biomagnificazione e quindi la
loro concentrazione è più alta negli organismi che stanno ai vertici della catena
alimentare.
Il regolamento (CE) N. 1881/2006 fissa i livelli massimi ammissibili negli
alimenti di tre metalli pericolosi: il piombo, il mercurio e il cadmio. Nei
crostacei ognuno di questi tre elementi non deve superare la concentrazione di
0,5 mg/kg peso fresco.
Il piombo nel passato è stato addizionato alla benzina come antidetonante e
utilizzato in tubature e vernici. Questo elemento viene tuttora usato negli
accumulatori elettrici, nella fabbricazione di schermi protettivi dalle radiazioni,
nei proiettili per armi da fuoco e nell'industria chimica. Inoltre è un
componente di molte leghe a basso punto di fusione, impiegate in circuiti
elettrici, in sistemi di allarme antincendio e per saldature a bassa temperatura,
e di leghe antifrizione. L’assunzione di questo metallo avviene con la dieta
oppure, se presente in aria, attraverso la respirazione e provoca danni al
sistema nervoso, specialmente nei bambini, e l’insorgenza di malattie ematiche
e renali. Nel corso dell’ultimo decennio il tenore in piombo negli alimenti è
diminuito a seguito delle azioni compiute su questo versante. Il limite massimo
assumibile di questo metallo per kg di peso corporeo è 0,025 mg/settimana .
Il mercurio è largamente utilizzato per le sue peculiari caratteristiche, cioè
basso punto di fusione, elevata densità e tensione superficiale e notevole
inerzia chimica, in apparecchiature elettriche e scientifiche di vario tipo:
lampade ultraviolette, pompe da vuoto a diffusione di mercurio, pile a secco,
manometri, termometri e regolatori di portata dei gas. È anche impiegato
nell’industria della soda caustica. Il mercurio è assunto dall’uomo soprattutto
con i prodotti della pesca e provoca gravi danni neurologici. L’assunzione di
questo metallo non deve superare gli 0,005 mg/settimana per kg di peso
corporeo.
Il cadmio viene utilizzato principalmente nella cadmiatura,
trattamento
galvanico mediante il quale si riveste di un sottile strato di cadmio un materiale
metallico allo scopo di conferirgli una protezione dalla corrosione. Questo
elemento viene anche usato in leghe metalliche bassofondenti e per saldatura
e in leghe metalliche resistenti all'usura. Il cadmio metallico, infine, è
impiegato nelle batterie alcaline al nichel-cadmio. La dose massima assumibile
di questo elemento per kg di peso corporeo è 0,007 mg/settimana .
Le microcistine
Il gambero P. clarkii è in grado di accumulare nel suo organismo le
tossine prodotte dal cianobatterio Microcystis aeruginosa.
I cianobatteri sono un tipo di alghe microscopiche che nei mesi estivi
possono crescere rapidamente sino a formare masse galleggianti che hanno
l’aspetto di una schiuma verdastra. I cianobatteri hanno bisogno di
temperature calde, luce, fosforo e azoto per crescere. Fosforo ed azoto sono
presenti nei liquami di origine umana ed animale e nei fertilizzanti e
raggiungono le acque superficiali con il dilavamento dei campi e il cattivo
funzionamento dei depuratori delle fognature. I cianobatteri hanno la capacità
di produrre delle tossine chiamate cianotossine, che
possono essere
classificate in base al meccanismo di tossicità in tre classi principali:
epatotossine, che danneggiano il fegato, neurotossine, che agiscono sul
sistema nervoso e dermatotossine, che danneggiano la pelle.
Il genere Microcystis appartiene ai cianobatteri più importanti e studiati per la
formazione di fioriture nei corpi idrici. All’interno di questo genere si distingue
la specie cosmopolita M. aeruginosa che è presente nelle regioni temperate in
acque eutrofiche ed ipertrofiche e produce tossine chiamate microcistine. Le
fioriture di questo cianobatterio avvengono in tarda estate e inizio autunno in
acque poco rimescolate.
Le microcistine possono danneggiare: il fegato (bersaglio primario), i polmoni e
i reni; sono inoltre agenti cancerogeni. Queste tossine non sono distrutte dalla
cottura. Delle 60 varianti di microcistine la microcistina LR è la più pericolosa:
l’ingestione giornaliera non deve superare 0,04 µg/Kg di peso corporeo del
consumatore e la sua concentrazione deve essere inferiore a 1 µg/l nelle acque
destinate al consumo umano.
P. clarkii si ciba di microalghe, compresi i cianobatteri, e può accumulare
microcistine nel suo organismo. L’accumulo di tossine è più elevato
nell’intestino e gli individui grandi accumulano meno tossina di quelli piccoli
(normalmente scartati ai fini alimentari). Un periodo di depurazione prima
dell’immissione sul mercato può far diminuire nella muscolatura dell’addome,
ma non nell’intestino, il contenuto di tossina.
Esempi di bioaccumulo di inquinanti nei gamberi rossi dell’area umida
di Massaciucoli (LU)
Negli anni ’90 il gambero rosso fu importato dalla Louisiana in Toscana
da un'azienda di Massarosa, vicino al lago di Massacciuccoli, per un tentativo di
commercializzazione. Nel 1992 un’alluvione colpì la zona interessata e
sommerse l’allevamento permettendo ai gamberi di fuggire e di colonizzare il
lago di Massaciuccoli e l’area umida circostante. Per contenere la diffusione del
crostaceo a partire dal 1997 l’Ente Parco Regionale Migliarino - San Rossore Massaciuccoli ne ha promosso la pesca e la commercializzazione che però, a
causa di intensi bloom di M. aeruginosa, è stata successivamente vietata. Nel
2003, ad esempio, sono stati registrati livelli di microcistine fino a 160 μg/l in
acqua, mentre valori ben più elevati sono stati riscontrati nella porzione
cefalica di P. clarkii.
Inoltre gli esemplari di P. clarkii campionati in alcune aree venatorie
dell’area
umida
di
Massaciucoli
mostrano,
nell’esoscheletro
e
nell’epatopancreas, un marcato accumulo di piombo che proviene dai pallini da
caccia presenti nel sedimento. I gamberi provenienti da queste zone, se
utilizzati a scopo alimentare, potrebbero costituire un pericolo per la salute
umana, non tanto per i livelli di piombo rilevati nella parte edibile (in media 0,5
µg/g peso secco nel muscolo) ma soprattutto per le elevate concentrazioni
presenti nel contenuto intestinale (in media 340,9 µg/g peso secco).
Conclusioni
A causa dell’elevata capacità di questo crostaceo di accumulare
inquinanti, la sua cattura deve avvenire solo in acque di buona qualità.
Un periodo di depurazione di alcuni giorni prima dell’immissione sul
mercato e l’eliminazione dell’intestino prima di ingerirlo possono aumentare la
sicurezza di questo alimento.
Riferimenti bibliografici
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COMUNITA’ E RETI TROFICHE
• Le specie vegetali, animali e microbiche formano associazioni
naturali chiamate comunità
• Gli organismi appartenenti ad una comunità sono legati, sia
direttamente sia indirettamente, per mezzo di relazioni alimentari
• La RETE TROFICA (o CATENA ALIMENTARE) descrive perciò il
trasferimento di energia e di materia all’interno di un ecosistema
ovvero i rapporti alimentari che intervengono in una comunità
Esempio di rete trofica nelle acque dolci
Ciliati
Batte
ri
Rotife
ri
Piccoli gamberi
Lucci
o
Larve di
ditischi
Fitoplanct
on
Copepodi
Pesce
perla
• P. clarkii si nutre di:
P. clarkii è cibo per:
piante acquatiche
detriti vegetali
uova e larve di insetti
molluschi
uova di anfibi
uova di pesci
pesci
rettili
uccell
mammiferi
•
Il gambero rosso della Louisiana è in grado di sopportare forti
stress ambientali: prosciugamento, temperature estreme, bassi
livelli di ossigeno e alta concentrazione di agenti inquinanti
• È anche capace di accumulare sostanze inquinanti e tossine
prodotte da alghe microscopiche nell’organismo.
Conseguentemente i predatori di questo animale, uomo
compreso, assorbono i contaminanti presenti nei suoi tessuti
• P. clarkii può accumulare nel suo organismo:
- metalli pesanti
- microcistine
I metalli pesanti
Sono solidi, ad eccezione del mercurio, a temperatura ambiente
Sono duttili, malleabili e buoni conduttori di elettricità e calore
Sono detti pesanti perché la loro densità supera i 5 g/cm3
Usualmente vengono raggruppati tra i metalli pesanti anche elementi
che non sono metalli: arsenico, selenio
Alcuni non svolgono alcun ruolo specifico nei processi vitali:
arsenico, cadmio, mercurio e piombo
Altri sono essenziali a dosi basse o molto basse per l’organismo:
ferro, cobalto, cromo, rame, manganese e zinco
I metalli pesanti entrano facilmente nella catena alimentare
essendo largamente distribuiti nell’ambiente in seguito a:
• Processi naturali: eruzioni vulcaniche, erosione delle rocce ecc.
• Attività minerarie
• Processi di combustione: centrali termoelettriche, inceneritori,
traffico automobilistico, impianti di riscaldamento
• Attività industriali: industria metallurgica, industria chimica
• Abrasione di materiali: manufatti di metallo, pneumatici, vernici
ecc.
• Attività agricole: uso di composti del rame, dello stagno ecc.
L’esposizione dell’uomo ai metalli pesanti avviene per:
• inalazione dall’aria di polveri e vapori
• assunzione d’acqua e alimenti contaminati
Le cause di contaminazione degli alimenti sono:
• la produzione di animali e piante in aree altamente inquinate
• contatto degli alimenti con apparecchiature o materiali metallici
durante i processi di lavorazione
• confezionamento o immagazzinamento degli alimenti in
contenitori metallici
I metalli pesanti:
• sono sostanze tossiche persistenti: non vengono degradati dai
processi naturali
• sono soggetti a bioaccumulo: si accumulano nell’organismo in
concentrazioni superiori a quelle riscontrate nell’ambiente
circostante
• sono soggetti a biomagnificazione:
la loro concentrazione è più alta negli organismi che stanno ai
vertici della catena alimentare
Tossicità
• Alcuni metalli pesanti sono, a basse concentrazioni, oligoelementi
essenziali per la vita dell’uomo (manganese, zinco, rame, selenio)
Quando invece sono presenti a concentrazioni superiori a
determinate soglie, questi stessi microelementi diventano tossici
• Per contro, altri metalli, detti microinquinanti inorganici, sono
tossici
anche in tracce (cromo esavalente)
Grado di tossicità dei metalli pesanti (Ferraresi A. &
Corticelli C., 2002):
• Elevata:
Antimonio, Arsenico, Cadmio, Cromo, Mercurio, Nickel, Piombo
• Modesta:
Ferro, Manganese, Rame, Selenio, Zinco
• Molto bassa:
Alluminio, Argento, Stagno, Stronzio, Tallio
Regolamento (CE) N. 1881/2006: livelli massimi nei crostacei di
Piombo: Usi:- Edilizia- Batterie per autotrazione- Proiettili
per armi da fuoco - Leghe per la saldatura
Cadmio: Usi:- Pile al nichel-cadmio- Pigmenti (giallo, CdS)
Elettroplaccatura (cadmiatura)- Leghe metalliche bassofondenti
e per saldatura- Leghe metalliche resistenti all'usura-Semiconduttori
Mercurio: Usi:- Apparecchiature scientifiche- Lampade a
vapori di mercurio- Industria della soda caustica- Pile- Pigmenti (cinabro,
HgS)
Per tutti e tre i metalli il valore limite nei crostacei è pari a 0,5 mg/kg ps
• I gamberi che vivono in ambienti inquinati accumulano metalli pesanti nel
loro organismo
• Cadmio, rame, piombo e zinco sono accumulati prevalentemente
nell’epatopancreas
Epatopancras
(Huxley T.H., 1880)
• Mercurio e nichel sono accumulati principalmente nei muscoli e
nell’esoscheletro
• La capacità di accumulare inquinanti rende necessario
verificare, qualora si voglia utilizzare P. clarkii come alimento, la
qualità delle sue carni
• Ad es. gli esemplari di P. clarkii campionati in alcune aree
venatorie dell’area umida di Massaciucoli (LU) mostrano,
nell’esoscheletro e nell’epatopancreas, un marcato accumulo di
piombo che proviene dai pallini da caccia nel sedimento
• Se utilizzati a scopo alimentare potrebbero costituire un
pericolo per la salute umana, non tanto per i livelli di piombo
rilevati nella parte edibile (in media 0,5 µg/g p.s. nel muscolo)
ma soprattutto per le elevate concentrazioni presenti nel
contenuto intestinale (in media 340,9 µg/g p.s.; Bianchi N. et al.,
2006)
I Cianobatteri
• Sono organismi simili ai batteri
• Hanno pigmenti fotosintetici (clorofilla a, b) e un pigmento (ficocianina)
che dà loro un colore bluastro, e quindi sono conosciuti come alghe azzurre
• Hanno un ruolo fondamentale nel ciclo dell’azoto (fissano l’azoto
atmosferico)
• Vivono nelle acque dolci e marine e nel suolo
• Hanno la capacità di produrre alcuni metaboliti secondari genericamente
chiamati cianotossine
• Le cianotossine possono essere classificate in base al meccanismo di
tossicità in tre classi principali: epatotossine, neurotossine e dermatotossine
• Il genere Microcystis appartiene ai cianobatteri più importanti e studiati per
la formazione di fioriture nei corpi idrici
• All’interno di questo genere si distingue la specie cosmopolita M.
aeruginosa:
- forma colonie che vanno da pochi a 100 individui
- è presente nelle regioni temperate in acque eutrofiche ed ipertrofiche
- produce microcistine
• Le fioriture di M. aeruginosa avvengono in tarda estate e inizio autunno e
sono favorite da:
- temperatura di 15-30 °C
- livelli di fosforo nelle acque medi o elevati
- assenza di mescolamento dell’acqua
• M. aeruginosa produce tossine pericolose: le microcistine
• Le microcistine possono danneggiare:
- fegato (bersaglio primario)
- polmoni
- reni
• Le microcistine sono agenti cancerogeni
• Non sono distrutte dalla cottura
• Delle 60 varianti di microcistine la microcistina LR è la più
pericolosa:l’ingestione giornaliera non deve superare 0,04 µg/Kg
di peso corporeo del consumatore e la sua concentrazione deve
essere inferiore a 1 µg/l nelle acque destinate al consumo umano
(OMS)
• P. clarkii si ciba di microalghe, compresi i cianobatteri, e può
accumulare microcistine nel suo organismo
•
• L’accumulo di tossine è più elevato nell’intestino
•
• Gli individui grandi accumulano meno tossina di quelli piccoli
(normalmente scartati)
•
• Un periodo di depurazione prima dell’immissione sul mercato
può far diminuire nella muscolatura dell’addome, ma non
nell’intestino, il contenuto tossico (Tricarico E. et al., 2008)
Conclusioni
• La pesca di P. clarkii può contenere la sua diffusione e
contrastare i danni
ecologici dei quali è responsabile aiutando, nel contempo,
contempo, l’economia locale
• A causa dell’elevata capacità di questo crostaceo di
accumulare inquinanti, la sua cattura deve avvenire solo
in acque di buona qualità
• Un periodo di depurazione di almeno una settimana
prima dell’immissione
sul mercato e l’eliminazione dell’intestino prima di
ingerirlo possono
aumentare la sicurezza di questo alimento (Tricarico et
al., 2008)